葉面施鍺對大蒜鍺積累及營養品質的影響

齊小芳 李夏夏 劉中笑 程智慧

（1 西北農林科技大學園藝學院，陜西楊凌 712100；2 中國農業科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

大蒜既是一種保健蔬菜，也是重要的調味品和醫藥原料，不但深受世界各地人民的喜愛，還被醫學和藥學界所重視（Lanzotti，2006；Marta et al.，2007）。研究表明，除了大眾熟知的大蒜素及相關的含硫物質和微量元素硒，大蒜還富含稀有元素鍺，是一種價格低廉的有機鍺源（邱培琳，1998；壽紅霞 等，2000；康雅，2010；方勇 等，2012）。

鍺是一種稀有金屬元素，符號為Ge，原子序數32，于1886 年由德國化學家Clemens Winkler 發現（Kang et al.，2011；葉霖 等，2019）。近年來研究發現了多種有機鍺化合物的活性態，其中最常見的是Ge-132，其在細胞介導的免疫應答中起作用，通過激活身體自身免疫系統，誘導干擾素和殺傷性T 細胞的產生并且增強自然殺傷細胞（NK 細胞）活性，用來破壞腫瘤細胞等無功能或功能失常的細胞；有機鍺還具有清除自由基、抑制突變、修飾順式二醇介導的細胞間信號傳導的作用，表現出抗癌抗腫瘤的效果（楊成峰 等，1997；McMahon et al.，2006；Li et al.，2012；Nakamura et al.，2015）。鍺的生物活性主要來自其獨特的電子層結構，利于清除動物或植物體內產生的自由基，避免各細胞器受到自由基攻擊（Goodman，1988）。

盡管有機鍺具有多種生理活性，但在進行有機鍺的化學合成時通常需要使用無機形態的反應物，其具有急性或慢性毒性作用（Sumi et al.，2010），所以關于有機鍺的生物轉化合成研究意義重大。如果能通過適宜的栽培技術，生產富含鍺的大蒜產品，賦予大蒜更多的保健功能，對大蒜產業發展和農民增收也具有重要的意義。本試驗在大蒜返青期葉面噴施不同次數和濃度的鍺溶液，探究對大蒜鍺積累及其產品器官營養品質和生長狀態的影響，以期為合理開發富鍺大蒜提供生產指導和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗選用來自西北農林科技大學園藝學院大蒜種植資源圃的早熟大蒜品種G110，紅皮，蒜頭辛辣味較濃，蒜薹產量高。種植前挑選完整飽滿、大小一致的蒜瓣備用。以二氧化鍺為外源鍺（山東西亞化學工業有限公司，純度為99.9%）；大蒜素測定用標準品為二烯丙基二硫化物（DADS，美國SIGMA-ALDRICH 集團Fluka 分公司，純度80%）、二烯丙基三硫化物（DATS，上海源葉生物科技有限公司，純度98%）。

1.2 試驗方法

2018 年8 月30 日在陜西楊凌西北農林科技大學綜合試驗示范站田間播種大蒜，株距7 cm，行距20 cm。供試土壤的基本理化性質：pH 7.7，有機質1.7 mg·kg-1、堿解氮58.5 mg·kg-1、速效磷12.6 mg ·kg-1、速效鉀376.0 mg·kg-1、鍺元素1.6 mg·kg-1、硒元素0.1 mg·kg-1、硫元素210.0 mg·kg-1。

采用雙因素（鍺濃度和噴施次數）隨機區組試驗設計，鍺（GeO2）濃度分別為0（CK）、3、6、9、12 mg·L-1，噴施次數設1、2、3 次，3 次重復，每小區種植60 株。從返青期開始噴施鍺處理，每升溶液添加30 滴吐溫-80 以增加液滴附著性，每次噴施以葉片表面均勻沾上溶液并將向葉鞘滑落為度，并用隔板隔擋防止影響其他處理。多次噴施的處理，每次噴施間隔10 d，蒜薹采收前10 d 停止噴施。具體噴施時間為：1 次（2019 年3 月27 日）、2 次（2019 年3 月17 日、3 月27 日）和3 次（2019年3 月7 日、3 月17 日、3 月27 日）。

1.3 測定指標及方法

于商品蒜薹采收期，每小區隨機選取代表性植株10 株，分別用卷尺測量從地面至總苞膨大處的絕對長度（即蒜薹可食部分），即為蒜薹長度（cm），按商品蒜薹采收方法采收蒜薹，稱重為單薹質量（g），并用游標卡尺測定蒜薹由青轉白處的橫徑即為蒜薹粗（cm）。

采收成熟鱗莖，于通風處風干2 周后（含水量約為65%），各小區隨機選取10 頭分別稱重為單頭質量（g），并用游標卡尺測定蒜頭的橫徑和縱莖即為鱗莖橫徑（mm）和鱗莖縱莖（mm）。

鱗莖采收后自然風干2 周，采用高效液相色譜法測定大蒜素含量，以樣品中含有的DADS和DATS 之和表示樣品中大蒜素含量（張民 等，2009；劉瑩，2014；趙勇強，2018）；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250 法測定（李合生，2000）；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定（李合生，2000）。鍺元素含量參照GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定（黃曉純，2019），采用濕法消煮進行前處理，提取液交由中國農業科學院蔬菜花卉研究所測試中心測定。除鍺元素含量以干樣測定，其他營養品質含量均為鮮樣測定。

1.4 數據分析

數據使用IBM SPSS Statistics 25 進行方差分析，采用最小顯著差異法（least significant difference，LSD）進行多重比較，結果表示為平均值±標準誤。

2 結果與分析

2.1 葉面施鍺對大蒜蒜薹和鱗莖鍺積累的影響

2.1.1 蒜薹鍺積累 方差分析結果表明噴施次數和噴施濃度及二者互作對蒜薹中鍺含量均具有極顯著影響（表1）。噴施1 次時，蒜薹鍺含量隨著噴施濃度的升高而升高，葉面噴施1 次12 mg·L-1GeO2時蒜薹鍺含量達到27.00 μg·kg-1，與對照相比提高了66.9%；噴施2 次和3 次時，隨著噴施濃度升高蒜薹鍺含量呈先上升、后下降的趨勢。噴施次數的影響因噴施濃度不同而不同，在低濃度（3 mg·L-1）噴施時，噴施次數對蒜薹鍺含量影響較小；使用6 mg·L-1和12 mg·L-1GeO2溶液噴施時，噴施2 次時蒜薹鍺含量最高；而使用9 mg·L-1GeO2溶液處理時，噴施3 次后蒜薹鍺含量最高。所有處理組合中，噴施2 次6 mg·L-1GeO2時蒜薹鍺含量最高，為50.31 μg·kg-1。

表1 葉面噴施不同濃度和次數鍺對蒜薹和鱗莖鍺含量的影響

2.1.2 鱗莖鍺積累 對于鱗莖鍺積累而言，GeO2噴施濃度對鱗莖鍺含量具有極顯著影響，噴施次數和互作效應對鱗莖鍺含量的影響均不顯著（表1）。噴施次數相同時，隨著GeO2處理濃度的升高，鱗莖鍺含量呈現先升高后降低的趨勢。噴施1 次和2次時，鱗莖鍺含量均在9 mg·L-1GeO2處理時達到最高；噴施3 次時，鱗莖鍺含量在6 mg·L-1GeO2處理時達到最高。當噴施濃度相同時，噴施次數對鱗莖鍺含量的影響沒有一致性規律。使用3 mg·L-1GeO2處理時，噴施1 次、2 次和3 次的鱗莖鍺含量差異不顯著，分別為0.83、0.71 μg·kg-1和1.98 μg·kg-1。使用6 mg·L-1和12 mg·L-1GeO2處理時，鱗莖鍺含量均在噴施2 次時達到最高；使用9 mg·L-1GeO2處理時，鱗莖鍺含量隨著噴施次數增加而下降。所有處理組合中，葉面噴施1 次9 mg·L-1GeO2時鱗莖鍺含量最高，為4.02 μg·kg-1。

2.2 葉面施鍺對蒜薹和鱗莖營養品質的影響

2.2.1 蒜薹營養品質 噴施次數、噴施濃度及二者互作對蒜薹可溶性蛋白含量均具有極顯著影響（表2）。葉面噴施1 次GeO2溶液時，蒜薹中可溶性蛋白含量隨著處理濃度的升高整體有增加的趨勢；噴施2 次和3 次時，可溶性蛋白含量隨著處理濃度的升高有下降的趨勢，且均在3 mg·L-1處理時達到最高。當噴施濃度相同時，隨著噴施次數的增加蒜薹可溶性蛋白含量有逐漸降低的趨勢。所有處理組合中，噴施1 次12 mg·L-1GeO2時蒜薹可溶性蛋白含量最高，為6.16 mg·g-1。

噴施次數、噴施濃度及二者互作對蒜薹可溶性糖含量均具有極顯著影響（表2）。當噴施次數相同時，GeO2處理與對照相比可溶性糖含量大部分有降低的趨勢。當噴施濃度相同時，噴施次數對蒜薹可溶性糖含量的影響不具有一致性。6、12 mg ·L-1GeO2處理下隨著噴施次數的增加蒜薹可溶性糖含量先降低后升高，而3、9 mg·L-1GeO2處理下可溶性糖含量表現為先升高后降低。所有處理組合中，噴施3 次6 mg·L-1GeO2時蒜薹可溶性糖含量最高，為151.48 mg·g-1。

2.2.2 鱗莖營養品質 噴施次數、噴施濃度及二者互作對鱗莖大蒜素含量均不具顯著影響（表2）。當噴施次數不變時，噴施濃度對鱗莖大蒜素含量的影響沒有一致性規律可循，當處理濃度相同時，噴施次數亦如此。所有處理組合中，葉面噴施3 次6 mg·L-1GeO2時鱗莖大蒜素含量最高，為12.69 mg·g-1。

表2 葉面噴施不同濃度和次數鍺對蒜薹和鱗莖營養品質的影響

噴施次數和噴施濃度對鱗莖可溶性蛋白含量均具有極顯著影響，但二者互作對其沒有顯著影響（表2）。當噴施次數不變時，隨著處理濃度的升高鱗莖可溶性蛋白含量表現出先下降后升高的趨勢。噴施濃度相同時，鱗莖可溶性蛋白含量表現出隨噴施次數的增加而升高的趨勢。在所有處理中，葉面噴施3 次9 mg·L-1GeO2后，鱗莖中的可溶性蛋白含量最高，為22.25 mg·g-1。

噴施次數及二者互作對鱗莖可溶性糖含量有顯著或極顯著影響，噴施濃度對其無顯著影響（表2）。噴施1 次后，除9 mg·L-1GeO2處理下的鱗莖可溶性糖含量高于對照，其余處理與對照相比鱗莖可溶性糖含量均有所降低。噴施2 次和3 次的情況下，所有處理的鱗莖可溶性糖含量均低于對照。噴施濃度相同時，低濃度（3、6 mg·L-1）處理下鱗莖可溶性糖含量有隨著噴施次數的增加而升高的趨勢，高濃度（9、12 mg·L-1）處理下鱗莖可溶性糖含量隨著噴施次數的增加先升高后降低。所有處理組合中，葉面噴施2 次12 mg·L-1GeO2鱗莖中的可溶性糖含量最高，為118.42 mg·g-1。

2.3 葉面施鍺對蒜薹和鱗莖農藝性狀的影響

2.3.1 蒜薹農藝性狀 噴施次數極顯著影響蒜薹長度，對蒜薹粗和單薹質量影響不顯著；GeO2濃度及二者互作對蒜薹長度、蒜薹粗和單薹質量均無顯著影響（表3）。

對于蒜薹長度而言，相同噴施次數下，噴施1次時的蒜薹長度在高濃度（9、12 mg·L-1）處理時與對照相比有降低趨勢；噴施2 次和3 次時，噴施濃度對蒜薹長度的影響不顯著。噴施次數產生的影響因噴施濃度不同而不同，相同濃度噴施不同次數后，蒜薹長度上下波動，沒有一致性規律。所有處理組合中，噴施3 次6 mg·L-1GeO2時蒜薹最長，為68.35 cm。

對于蒜薹粗和單薹質量而言，所有處理組合與對照相比均無顯著性差異。所有處理組合中，噴施1 次12 mg·L-1GeO2時蒜薹最粗，為6.78 mm；噴施2次6 mg·L-1GeO2時，單薹質量最大，為14.38 g。

2.3.2 鱗莖農藝性狀 噴施次數和GeO2濃度對大蒜鱗莖橫徑、縱莖和單頭質量均沒有顯著影響；二者互作對單頭質量有極顯著影響，但對鱗莖橫徑和鱗莖縱莖影響不顯著（表4）。

表3 葉面噴施不同濃度和次數鍺對蒜薹農藝性狀的影響

對于鱗莖橫徑而言，所有處理組合與對照相比均無顯著差異。對于鱗莖縱莖而言，除了噴施1 次9 mg·L-1GeO2的處理顯著高于噴施2 次3 mg·L-1的處理，其余處理組合及對照間均無顯著性差異。

相同噴施次數下，隨著噴施濃度的升高大蒜單頭質量的變化沒有一致性規律。噴施濃度不變時，低濃度（3、6 mg·L-1）GeO2處理隨著噴施次數的增加單頭質量先增加后降低，高濃度（9、12 mg ·L-1）噴施時則表現出先降低后增加。

所有處理組合中，葉面噴施1 次9 mg·L-1GeO2后鱗莖橫徑和縱莖均最大，分別為43.19 mm和29.06 mm，葉面噴施2 次3 mg·L-1GeO2后單頭質量最大，為23.52 g。

3 討論與結論

本試驗結果表明，大蒜返青期葉面噴施1～3次6～12 mg·L-1鍺溶液能明顯提高蒜薹和鱗莖中的鍺含量，蒜薹中鍺含量高于鱗莖。于愛潔等（2019）利用10 mg·L-1鍺溶液浸麥富鍺法培養的麥苗有機鍺和全鍺含量均比不添加鍺溶液的空白對照提高1 倍以上。夏永香（2012）試驗發現葉面噴施3 次12 mg·L-1鍺最有利于金蒜3 號大蒜蒜薹和鱗莖對鍺元素的吸收。土壤中施加鍺源后，能夠迅速地被水稻吸收運往地上部分（李桂珠和許運新，2007；李明堂 等，2007）。這些研究均表明，植物根系和地上部都可以吸收鍺元素并在器官或產品中積累鍺元素。

葉面噴施不同濃度和次數的GeO2對大蒜蒜薹和鱗莖營養品質也有一定影響。本試驗結果表明，噴施次數極顯著影響蒜薹、鱗莖的可溶性糖和可溶性蛋白含量，噴施濃度極顯著影響蒜薹可溶性糖、可溶性蛋白含量及鱗莖可溶性蛋白含量；另外，二者互作對蒜薹可溶性糖、可溶性蛋白含量及鱗莖可溶性糖含量有顯著影響。且葉面噴施1 次GeO2溶液時，蒜薹中可溶性蛋白含量隨著處理濃度的升高整體表現增加的趨勢。研究表明，鍺可以促進植物合成可溶性糖，這可能與鍺提高了葉片的光合能力，或者鍺直接參與了光合作用過程有關（王朵和吳國良，2009）。魏明等（2010）發現，在培養基中添加濃度為4.0 mg·L-1的GeO2時，珠芽原球莖中細胞內可溶性糖和可溶性蛋白的含量高于不添加GeO2的對照組。這可能表明適量的鍺可以促進蛋白質的合成，通過提高植物細胞的生理活性促進糖類的合成，進一步促進碳和氮的利用。

葉面施鍺對大蒜蒜薹和鱗莖的形態、質量影響較小。本試驗結果表明，噴施濃度對蒜薹長度、蒜薹粗、單薹質量、鱗莖橫徑、縱莖、單頭質量均無顯著影響，噴施次數僅對蒜薹長度有極顯著影響，對其余性狀均無顯著影響。

總之，返青期葉面噴施不同濃度（3、6、9、12 mg·L-1）和次數（1、2、3 次）GeO2溶液，對蒜薹和鱗莖鍺含量有顯著影響。此期葉面噴施1 次9 mg·L-1GeO2時鱗莖鍺含量達到最高，為4.02 μg ·kg-1；葉面噴施1 次12 mg·L-1GeO2時蒜薹鍺含量達到27.00 μg·kg-1，與對照相比提高了66.9%，并可獲得較高的蒜薹可溶性蛋白含量；因此，于大蒜返青期葉面噴施1 次9～12 mg·L-1GeO2溶液可用于富鍺大蒜栽培，同時可顯著提高蒜薹可溶性蛋白含量，而對蒜薹和鱗莖的農藝性狀無顯著影響。

盡管有機鍺是有益于人類健康的大蒜功能成分，但目前還缺乏人類鍺元素攝入指南，富鍺產品的生產仍處在研究階段，消費尚需慎重。